EMPLEO DE MATERIALES PARA LA DISMINUCIÓN …...Los óxidos de nitrógeno (NOx) - irritan el sistema respiratorio, aumentan la susceptibilidad a las infecciones respiratorias, contribuyen

EMPLEO DE MATERIALES PARA LA DISMINUCIÓN DE GASES CONTAMINANTES

NOx EN EL TRANSPORTE

Dragana Kovandzic Mlacenovic (AOPJA)

Martes 25 de octubre. Mesa de proyectos de innovación

29ª Semana de la CarreteraMartes 25 de octubre. MESA DE PROYECTOS DE INNOVACIÓN1. Gases contaminantes

El CO2, - efecto invernadero y el cambio climático en nuestro planeta

Los óxidos de nitrógeno (NOx) - irritan el sistema respiratorio, aumentan la susceptibilidad alas infecciones respiratorias, contribuyen a la formación de lluvia ácida y el efectoinvernadero y el cambio climático del planeta.

Los hidrocarburos y compuestos orgánicos procedentes de la combustión incompleta de loscombustibles - cancerígenos, producen irritación de la vista y vías respiratorias superiores.

La reacción de los compuestos orgánicos con los óxidos de nitrógeno produce ozono en lascapas bajas de la atmósfera, especialmente en una región que, como la andaluza, alcanzatemperaturas muy elevadas en el período estival. Este cóctel fotoquímico produce dolor decabeza e irritación del sistema respiratorio además de contribuir a la degradación de lasmasas forestales.

En los estudios realizados por la UE, el coste que provoca la contaminación debida alsistema de transporte se estima en un 0,6% del PIB. Más del 90% de este valor está asociadoal transporte por carretera. En el caso andaluz, según el plan PISTA, la cifra de las pérdidas seelevaría hasta los 700 millones de euros anuales.

EMPLEO DE MATERIALES PARA LA DISMINUCIÓN DEGASES CONTAMINANTES NOx EN EL TRANSPORTE

29ª Semana de la CarreteraMartes 25 de octubre. MESA DE PROYECTOS DE INNOVACIÓN2.1. Óxidos de nitrógeno NOx


Producción de NOx por sectores

29ª Semana de la CarreteraMartes 25 de octubre. MESA DE PROYECTOS DE INNOVACIÓN2.2. Óxidos de nitrógeno NOx


29ª Semana de la CarreteraMartes 25 de octubre. MESA DE PROYECTOS DE INNOVACIÓN3. Bases de partida


Respirar aire limpio y sin riesgos para la salud es un derecho inalienablede todo ser humano.

La degradación de la calidad de aire es consecuencia de la actividadhumana y a la emisión de contaminantes a la atmósfera.

En los entornos urbanos, el transporte es uno de los focos principales deemisión de contaminantes y gases, siendo los óxidos de nitrógeno (NOx)de los mas nocivos.

La presencia de aditivos fotocatalizadores en las superficies de loselementos construidos consigue, mediante la acción de la luz solar, unareacción fotoquímica, que permite la descomposición de loscontaminantes y su eliminación del aire.

29ª Semana de la CarreteraMartes 25 de octubre. MESA DE PROYECTOS DE INNOVACIÓN4. Fotocatálisis


La fotocatálisis es una reacción fotoquímica que convierte la energía solar en energía químicaen la superficie de un catalizador o sustrato, consistente en un material semiconductor queacelera la velocidad de reacción.

TiO2, se activa por laexposición a la luz solarultravioleta y origina ladescomposición químicade los contaminantes y sueliminación del aire.

TiO2: elevada estabilidad, baja toxicidad, compatibilidad con los materiales,elevada actividad fotocatalítica.

Desventaja – elevado coste.

29ª Semana de la CarreteraMartes 25 de octubre. MESA DE PROYECTOS DE INNOVACIÓN5. Aditivo fotocatalizador

Una alternativa interesante al TiO2 es hematita (α-Fe2O3) - el óxido de hierrocon mejores propiedades fotocatalíticas en condiciones ambientales, que seactivan con la irradiación solar de forma similar a como lo hace el TiO2 .

Se estudia uso combinado del tándem TiO2/Fe2O3


29ª Semana de la CarreteraMartes 25 de octubre. MESA DE PROYECTOS DE INNOVACIÓN6. Innovación

Para obtener α-Fe2O3 se estudia la valorización de los residuos industrialescon propiedades fotocatalizadoras, para su inclusión como aditivos de bajocoste en la preparación de materiales de construcción auto-descontaminantes.

Aplicación sobre los morteros secos, material de construcción muy empleadopara el recubrimiento final de las superficies edificables.


29ª Semana de la CarreteraMartes 25 de octubre. MESA DE PROYECTOS DE INNOVACIÓN7. Datos contractuales


Universidad de Córdoba Empresa colaboradora:Investigador principal: Luis Granados Sánchez Grupo PUMADuración: Abril 2012 – abril 2014 (24 meses) Importe: 209.221,38 euros

29ª Semana de la CarreteraMartes 25 de octubre. MESA DE PROYECTOS DE INNOVACIÓN8. Objetivos


La preparación de un material de construcción (mortero seco), de dosificaciónadecuada, que empleando residuos industriales, actúe como descontaminantede la atmósfera del entorno.

Disminuir los óxidos de nitrógeno (NOx) en la atmósfera y mejorar lascondiciones de habitabilidad de nuestras ciudades, contribuir a combatir laformación de lluvia ácida y minimizar el efecto invernadero (calentamientoglobal).

El empleo de residuos (como fotocatalizadores) junto a materialesfotocatalíticos clásicos (TiO2) para producir materiales descontaminantescompetitivos económicamente con los materiales desarrollados en laactualidad y que puedan emplearse en obras públicas y privadas.

El reciclado de materiales y valorización y aprovechamiento de residuos,minimizando los vertidos.

29ª Semana de la CarreteraMartes 25 de octubre. MESA DE PROYECTOS DE INNOVACIÓN9. Fuentes del residuo

Actividades industriales que generan residuos con alto contenido en hierro


Corte de granitoArenado de embarcaciones

29ª Semana de la CarreteraMartes 25 de octubre. MESA DE PROYECTOS DE INNOVACIÓN

10.1. Formulación del mortero descontaminante



10.2. Formulación del mortero descontaminante

Características mecánicas requeridas

Resistencia a la flexotracción a 28 días mayor que 7 N/mm2

Resistencia a compresión según UNE-EN 1015-11 mayor que 30 N/mm2

Resistencia a la abrasión menor que 400 mm3


29ª Semana de la CarreteraMartes 25 de octubre. MESA DE PROYECTOS DE INNOVACIÓN11.1. Selección de residuos

Residuo procedente del arenado utilizado en las operaciones de Limpieza de la superficie externa de los Barcos en

los astilleros - RLB


29ª Semana de la CarreteraMartes 25 de octubre. MESA DE PROYECTOS DE INNOVACIÓN11.2. Selección de residuos

Residuo procedente del Tratamiento de Acero en la laminación del acero - RTA



12.1. Caracterización y adecuación del residuo





Suministro: Gamasur - FCC Ámbito (Campo de Gibraltar)

Cuarteo y secado durante 24 h a 110ºC

Caracterización mineralógica

Molienda mecánica durante: 12h 16h 20h 24h

Calcinación de todas las moliendas a: 600ºC 900ºC 750ºC

Durante: 1h 4h 8h 12h



Mayor contenido Fe2O3 en:

RLB16C900-1h

RTA900-4h


29ª Semana de la CarreteraMartes 25 de octubre. MESA DE PROYECTOS DE INNOVACIÓN13. Preparación del mortero


Mortero con residuos y actividad fotocatalítica


14.1. Capacidad descontaminante del mortero

Propiedad de auto-limpieza, índice R26.

Este índice señala, según norma al respecto, el valor porcentual dedegradación de una solución acuosa de un tinte orgánico (normalmente eltinte rojo del compuesto orgánico Rodamina B) tras 26 horas de exposición ala luz solar y en presencia de un mortero fotocatalítico.

Valores superiores a 40 % de degradación, como en el caso de algunos de losmorteros estudiados, catalogan al mortero como “auto-limpiante”.

De forma visual, el fenómeno de auto-limpieza se observa en la Figura, con ladesaparición de la mancha rosácea central tras la irradiación solar.







Para estudiar el comportamiento de la degradación de gases NOx por estosmorteros prototipo se realiza un ensayo en el que los morteros objeto deestudio se introducen en un reactor de cuarzo por el que fluye una mezcla deaire/NO de concentración específica.

Durante los 10 primeros minutos la interacción del gas con el mortero ocurreen oscuridad, para lograr la estabilización del sistema

Posteriormente durante un periodo de media hora (desde los 10 a los 40minutos del ensayo) la cámara se irradia con luz solar artificial. En esteperiodo ocurre el proceso fotoquímico de oxidación del gas NO, de cuyaevolución se puede concluir la eficacia que presenta un mortero para laeliminación efectiva de gases NOx en la atmósfera que lo rodea.








29ª Semana de la CarreteraMartes 25 de octubre. MESA DE PROYECTOS DE INNOVACIÓN15. Conclusiones

Los residuos ricos en hierro permiten diseñar morteros con buena eficienciafotocatalítica sin alterar sus propiedades para poder ser usados en la prácticacomo morteros de pavimentación.

El uso combinado de los aditivos fotocatalizadores Residuo+TiO2 permite unmejor aprovechamiento de la luz solar traduciéndose en una sinergia positivaque implica una mayor eficiencia.

La formulación original de mortero de pavimentación permite la sustituciónde cemento blanco por cemento gris e incluso una ligera disminución en lacantidad del mismo, lo que implica una disminución del coste.

La inclusión de los aditivos fotocatalíticos en los morteros de cemento gris hapermitido obtener una formulación final con buenas propiedades mecánicasy fotocatalíticas y económicamente viable, como demuestra el excelenteresultado respecto a degradación de gases NOx observado.




Gracias por vuestra atención

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